【摘 要】
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钙钛矿氧化物铁电体同时具有压电,热释电,电光,声光,光折变和非线性光学效应,因而在微电子与光电子领域获得了大量的应用.基于这类材料的重大应用价值,该论文从理论上研究了
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钙钛矿氧化物铁电体同时具有压电,热释电,电光,声光,光折变和非线性光学效应,因而在微电子与光电子领域获得了大量的应用.基于这类材料的重大应用价值,该论文从理论上研究了钙钛矿氧化物铁电体及其薄膜的相变行为,介电性质,电子结构和三阶非线性光学响应.主要内容如下:1.我们推广了Landau-Devonshire自由能表达式,使之可以对尺寸与应力效应进行统一处理.利用这一表达式,我们研究了不同表面和应力条件下薄膜的相变行为与介电性质,并得到了薄膜厚度-应力相图.2.考虑到赝自旋-声子耦合,我们把Ising模型推广到铁电应变超晶格中并研究了这一耦合作用对介电性质的影响.3.应用第一性原理FLAPW方法,我们研究了SrBi<,2>Ta<,2>O<,9>在铁电相的电子结构,这种材料具有优异的介电和光电性质.4.我们推导了一组计算材料三阶非线性光学极化率x<(3)>-(-ω;ω,-ω,ω)的公式,这套公式消除了当光学频率趋于零时的非物理发散.基于第一性原理的能带计算方法,并引入剪刀近似,我们计算了BaTiO<,3>的三阶非线性光学系数和双光子吸收.对结果的分析表明,所有低于带隙能量(3.15eV)的峰都来自于价带到导带的双光子跃迁贡献.高于这一能量,单光子跃迁的贡献开始出现.而当能量高于4.68eV,单光子跃迁的贡献占了主要部分.计算得到的BaTiO<,3>的非线性吸收系数和实验值符合的很好.
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